伴隨高速DSP技術(shù)的廣泛應(yīng)用，實(shí)時(shí)快速可靠地進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理成為用戶追求的目標(biāo)。同時(shí)，由于可編程器件在速度和集成度方面的飛速提高，使得利用硬件實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)實(shí)時(shí)快速可靠處理有了新的途徑。 FIR濾波器是數(shù)字信號(hào)處理中常用部件，它的最大優(yōu)點(diǎn)在于：設(shè)計(jì)任何幅頻特性時(shí)，可以具有嚴(yán)格的線性相位，這一點(diǎn)對(duì)數(shù)字信號(hào)的實(shí)時(shí)處理非常關(guān)鍵。 FPGA是常用的可編程器件，它所具有的查找表結(jié)構(gòu)非常適用于實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)快速可靠的FIR濾波器，在加上VHDL語言靈活的描述方法以及與硬件無關(guān)的特點(diǎn)，使得使用VHDL語言基于FPGA芯片實(shí)現(xiàn)FIR濾波器成為研究的方向。 本文對(duì)基于FPGA的FIR數(shù)字濾波器實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了研究，并設(shè)計(jì)了一個(gè)16階的FIR低通濾波器。所做的主要工作為： 1.以FIR數(shù)字濾波器的基本理論為依據(jù)，使用分布式算法作為濾波器的硬件實(shí)現(xiàn)算法，并對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)的討論。針對(duì)分布式算法中查找表規(guī)模過大的缺點(diǎn)，采用多塊查找表的方式減小硬件規(guī)模。 2.在設(shè)計(jì)中采用了自頂向下的層次化、模塊化的設(shè)計(jì)思想，將整個(gè)濾波器劃分為多個(gè)模塊，利用VHDL語言的描述方法進(jìn)行了各個(gè)功能模塊的設(shè)計(jì)，最終完成了FIR數(shù)字濾波器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 3.采用FLEX10K系列器件實(shí)現(xiàn)一個(gè)16階的FIR低通濾波器的設(shè)計(jì)實(shí)例，用MAX+PLUSII軟件進(jìn)行了仿真，并用MATLAB對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行了分析，證明所設(shè)計(jì)的FIR數(shù)字濾波器功能正確。 仿真結(jié)果表明，本論文所設(shè)計(jì)的FIR濾波器硬件規(guī)模較小，采樣率達(dá)到了17.73MHz。同時(shí)只要將查找表進(jìn)行相應(yīng)的改動(dòng)，就能分別實(shí)現(xiàn)低通、高通、帶通FIR濾波器，體現(xiàn)了設(shè)計(jì)的靈活性。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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本課題完成了基于FPGA的數(shù)據(jù)采集器以及IIC總線的模數(shù)轉(zhuǎn)換器部分、通訊部分的電路設(shè)計(jì)。其中FPGA采用Xilinx公司Spartan-Ⅱ系列的XC2S100芯片，在芯片中嵌入32位軟處理器MicroBlaze;ⅡC總線的模數(shù)轉(zhuǎn)換采用Microchip公司的MCP3221芯片，通訊部分則在FPGA片內(nèi)用VHDL語言實(shí)現(xiàn)。通過上述設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了“準(zhǔn)單片化”的模擬量和數(shù)字量的數(shù)據(jù)采集和處理。 所設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)采集器可以和結(jié)構(gòu)類似的上位機(jī)通訊，本課題完成了在上位機(jī)中用VHDL語言實(shí)現(xiàn)的通信電路模塊。通過上述兩部分工作，將微處理器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、程序存儲(chǔ)器等數(shù)字邏輯電路均集成在同一個(gè)FPGA內(nèi)部，形成一個(gè)可編程的片上系統(tǒng)。FPGA片外僅為模擬器件和開關(guān)量驅(qū)動(dòng)芯片。FPGA內(nèi)部的硬件電路采用VHDL語言編寫；MCU軟核工作所需要的程序采用C語言編寫。多臺(tái)數(shù)據(jù)采集器與服務(wù)器構(gòu)成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。服務(wù)器端軟件用VB開發(fā)，既可以將實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)以數(shù)字方式顯示，也可以用更加直觀的曲線方式顯示。 由于數(shù)據(jù)采集器是所有自控類系統(tǒng)所必需的電路模塊，所以一個(gè)通用的片上系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以解決各類系統(tǒng)的應(yīng)用問題，達(dá)到“設(shè)計(jì)復(fù)用”(DesignReuse)的目的。采用基于FPGA的SOPC設(shè)計(jì)的更加突出的優(yōu)點(diǎn)是不必更換芯片就可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的改進(jìn)和升級(jí)，同時(shí)也可以降低成本和提高可靠性。
標(biāo)簽： FPGA SOPC 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-07-12
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Reed-Solomon碼(簡(jiǎn)稱RS碼)是一種具有很強(qiáng)糾正突發(fā)和隨機(jī)錯(cuò)誤能力的信道編碼方式，在深空通信、移動(dòng)通信、磁盤陣列以及數(shù)字視頻廣播(DVB)等系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用。 本文簡(jiǎn)要介紹了有限域基本運(yùn)算的算法和常用的RS編碼算法，分析了改進(jìn)后的Euclid算法和改進(jìn)后的BM算法，針對(duì)改進(jìn)后的BM算法提出了一種流水線結(jié)構(gòu)的譯碼器實(shí)現(xiàn)方案并改進(jìn)了該算法的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)，在譯碼器復(fù)雜度和譯碼延時(shí)上作了折衷，降低了譯碼器的復(fù)雜度并提高了譯碼器的最高工作頻率。在Xilinx公司的Virtex-Ⅱ系列FPGA上設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了RS(255,239)編譯碼器，證明了該方案的可行性。
上傳時(shí)間： 2013-06-11
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卷積編碼是深空通信系統(tǒng)和無線通信系統(tǒng)中常用的一種編碼方式。Viterbi碼算法是卷積碼的一種最大似然譯碼算法，它按照最大似然譯碼準(zhǔn)則，在網(wǎng)格圖上找出一條最大似然路徑來得到譯碼結(jié)果。本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是3比特軟判決Viterbi譯碼器的FPGA實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)是采用硬件VHDL語言來完成，并在ModelSim和Quartus Ⅱ軟件環(huán)境下進(jìn)行編譯和仿真。在論文中介紹了Viterbi譯碼器的各模塊的各種算法，并著重介紹了本設(shè)計(jì)所采用的具體方法，通過仿真和測(cè)試，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的正確性。最后，介紹了Viterbi譯碼器在未來通信中的發(fā)展和應(yīng)用。
上傳時(shí)間： 2013-07-02
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隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)的電機(jī)已無法滿足當(dāng)前工程的要求，其作用也由過去簡(jiǎn)單的起停控制、提供動(dòng)力上升到要求對(duì)其速度、位置、轉(zhuǎn)矩等進(jìn)行精確的控制，并能實(shí)現(xiàn)快速加速、減速、反轉(zhuǎn)以及準(zhǔn)確停止等，使被驅(qū)動(dòng)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)符合于集的要求。在集成電路、現(xiàn)代電子技術(shù)及控制理論飛速發(fā)展的今天，電機(jī)控制技術(shù)也得到了飛快的發(fā)展，電機(jī)控制器也由模擬分立元件構(gòu)成的電路向數(shù)模混合、全數(shù)字方向發(fā)展。本論文主要研究了FPGA芯片在電機(jī)控制器中的應(yīng)用。 論文首先對(duì)無刷直流電機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行了綜合性論述。對(duì)系統(tǒng)的組成、及系統(tǒng)中主要部分：如位置傳感器、逆變器和功率器件、供電直流電源進(jìn)行了較詳細(xì)的說明；并且提出了與本研究相關(guān)的控制機(jī)理和實(shí)施方案。 其次，論文對(duì)FPGA芯片的特點(diǎn)及配置電路、以及以FPGA-FLEX10K10為核心的控制器電路的組成進(jìn)行了較詳細(xì)的論述；同時(shí)對(duì)超高速集成電路硬件描述語言(VHDL)的特點(diǎn)和應(yīng)用進(jìn)行了研究；并提出了應(yīng)用FPGA芯片對(duì)電機(jī)速度進(jìn)行控制的系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理。 論文還對(duì)FPGA芯片與DSP芯片共同完成電機(jī)控制的方案進(jìn)行了論述，利用ALTERA公司的FPGA芯片完成了電機(jī)控制器的設(shè)計(jì)、制造和調(diào)試，并在此基礎(chǔ)上分析研究了利用此控制器對(duì)無刷直流電機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制的方法；兩種控制器共同工作，組合方便、功能強(qiáng)大，適合在高精度、高效、寬變速控制的應(yīng)用場(chǎng)合下，可對(duì)電機(jī)實(shí)現(xiàn)精度更高、策略更復(fù)雜的控制。 論文最后還對(duì)在具體產(chǎn)品中的應(yīng)用效果及行了簡(jiǎn)單分析。
標(biāo)簽： FPGA 電機(jī)控制器 中的應(yīng)用
上傳時(shí)間： 2013-08-04
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本文對(duì)于全并行Viterbi譯碼器的設(shè)計(jì)及其FPGA實(shí)現(xiàn)方案進(jìn)行了研究，并最終將用FPGA實(shí)現(xiàn)的譯碼器嵌入到某數(shù)字通信系統(tǒng)之中。 首先介紹了卷積碼及Viterbi譯碼算法的基本原理，并對(duì)卷積碼的糾錯(cuò)性能進(jìn)行了理論分析。接著介紹了Viterbi譯碼器各個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)的一些經(jīng)典算法，對(duì)這些算法的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化并利用FPGA實(shí)現(xiàn)，而后在QuartusⅡ平臺(tái)上對(duì)各模塊的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行仿真以及在Matlab平臺(tái)上對(duì)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。最后給出Viterbi譯碼模塊應(yīng)用在實(shí)際系統(tǒng)上的誤碼率測(cè)試性能結(jié)果。 測(cè)試結(jié)果表明，系統(tǒng)的誤碼率達(dá)到了工程標(biāo)準(zhǔn)的要求，從而驗(yàn)證了譯碼器設(shè)計(jì)的可靠性，同時(shí)所設(shè)計(jì)的基于FPGA實(shí)現(xiàn)的全并行Viterbi譯碼器適用于高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用場(chǎng)合。
上傳時(shí)間： 2013-07-30
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數(shù)字電視近年來飛速發(fā)展，它最終取代模擬電視是一個(gè)必然趨勢(shì)。可編程邏輯技術(shù)以及EDA技術(shù)的升溫也帶來了電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的巨大變革。本論文將迅速發(fā)展的FPGA技術(shù)應(yīng)用于數(shù)字電視系統(tǒng)中，研究探討了數(shù)字電視前端系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備——傳輸流復(fù)用器的FPGA建模和實(shí)現(xiàn)，以及相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)。本論文首先介紹了數(shù)字電視的發(fā)展現(xiàn)狀和前景，概述了數(shù)字電視前端系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)，以及可編程邏輯技術(shù)的發(fā)展和優(yōu)勢(shì)。然后介紹了數(shù)字電視系統(tǒng)中的重要標(biāo)準(zhǔn)MPEG-2以及傳輸流復(fù)用器的原理和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并且從理論上闡述了復(fù)用器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)：PSI重組和PCR調(diào)整。接著詳細(xì)說明了如何運(yùn)用創(chuàng)新思路，采用獨(dú)特的硬件架構(gòu)在一片F(xiàn)PGA上實(shí)現(xiàn)整個(gè)復(fù)用器的軟件和硬件系統(tǒng)的方案，并且舉例說明了復(fù)用器硬件邏輯設(shè)計(jì)中所運(yùn)用的幾個(gè)FPGA設(shè)計(jì)技巧。最后對(duì)本文進(jìn)行總結(jié)，并提出了數(shù)字電視系統(tǒng)中復(fù)用器設(shè)備未來發(fā)展的設(shè)想。本文中介紹的基于SOPC的硬件復(fù)用器設(shè)計(jì)方案，將系統(tǒng)的軟件和硬件集成在一款A(yù)ltera公司新推出的低成本高密度cyclone系列FPGA上，并且將FPGA設(shè)計(jì)技巧運(yùn)用于復(fù)用器的硬件邏輯設(shè)計(jì)中。整個(gè)設(shè)計(jì)方案不但簡(jiǎn)化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)，而且實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定，高速，低成本，可擴(kuò)展性強(qiáng)的復(fù)用器系統(tǒng)。
上傳時(shí)間： 2013-06-02
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相對(duì)于JPEG中二維離散余弦變換(2DDCT)來說，在JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)中，二維離散小波變換(2DDWT)是其圖像壓縮系統(tǒng)的核心變換。在很多需要進(jìn)行實(shí)時(shí)處理圖像的系統(tǒng)中，如數(shù)碼相機(jī)、遙感遙測(cè)、衛(wèi)星通信、多媒體通信、便攜式攝像機(jī)、移動(dòng)通信等系統(tǒng)，需要用芯片實(shí)現(xiàn)圖像的編解碼壓縮過程。雖然有許多研究工作者對(duì)圖像處理的小波變換進(jìn)行了研究，但大都只偏重算法研究，對(duì)算法硬件實(shí)現(xiàn)時(shí)的復(fù)雜性考慮較少，對(duì)圖像處理的小波變換硬件實(shí)現(xiàn)的研究也較少。 本文針對(duì)圖像處理的小波變換算法及其硬件實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了研究。對(duì)文獻(xiàn)[13]提出的“內(nèi)嵌延拓提升小波變換”(Combiningthedata-extensionprocedureintothelifting-basedDWTcore)快速算法進(jìn)行仔細(xì)分析，提出一種基于提升方式的5/3小波變換適合硬件實(shí)現(xiàn)的算法，在MATLAB中仿真驗(yàn)證了該算法，證明其是正確的。并設(shè)計(jì)了該算法的硬件結(jié)構(gòu)，在MATLAT的Simulink中進(jìn)行仿真，對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行VHDL語言的寄存器傳輸級(jí)(RTL)描述與仿真，成功綜合到Altera公司的FPGA器件中進(jìn)行驗(yàn)證通過。本算法與傳統(tǒng)的小波變換的邊界處理方法比較：由于將其邊界延拓過程內(nèi)嵌于小波變換模塊中，使該硬件結(jié)構(gòu)無需額外的邊界延拓過程，減少小波變換過程中對(duì)內(nèi)存的讀寫量，從而達(dá)到減少內(nèi)存使用量，降低功耗，提高硬件利用率和運(yùn)算速度的特點(diǎn)。本算法與文獻(xiàn)[13]提出的算法相比較：無需增加額外的硬件計(jì)算模塊，又具有在硬件實(shí)現(xiàn)時(shí)不改變?cè)瓉淼奶嵘〔ㄋ惴ǖ囊?guī)則性結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。這種小波變換硬件芯片的實(shí)現(xiàn)不僅適用于JPEG2000的5/3無損小波變換，當(dāng)然也可用于其它各種實(shí)時(shí)圖像壓縮處理硬件系統(tǒng)。
上傳時(shí)間： 2013-06-13
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本論文將在對(duì)MPEG-4解碼中的幾種關(guān)鍵技術(shù)的充分理解和算法分析的基礎(chǔ)之上，結(jié)合FPGA的靈活性，采用VHDL語言對(duì)幾種關(guān)鍵技術(shù)在應(yīng)用層面上進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并仿真驗(yàn)證。 本文討論了一種高吞吐量流水方式構(gòu)建的MPEG-4可變長(zhǎng)解碼器的設(shè)計(jì)。在這種解碼器中，我們采用了基于PLA的并行 解碼算法，這種算法能夠?qū)崿F(xiàn)每個(gè)時(shí)鐘解碼一個(gè)碼字。同時(shí)，為了提高解碼的效率，降低操作的延遲，我們?cè)谠O(shè)計(jì)中還引入了流水線操作方式、碼表分割等技術(shù)，這些技術(shù)有利于并行操作的實(shí)現(xiàn)。 本論文的設(shè)計(jì)充分利用IDCT算法對(duì)稱性，用高度的并行結(jié)構(gòu)來加速處理，采用一維IDCT單元復(fù)用的方式來實(shí)現(xiàn)二維IDCT運(yùn)算，并提出一種基于加法操作的結(jié)構(gòu)來取代乘法操作，實(shí)現(xiàn)了一種高效二維逆DCT變換處理器。
標(biāo)簽： MPEG FPGA 解碼 關(guān)鍵技術(shù)
上傳時(shí)間： 2013-06-02
上傳用戶：MATAIYES
頻率合成技術(shù)廣泛應(yīng)用于通信、航空航天、儀器儀表等領(lǐng)域。目前，常用的頻率合成技術(shù)有直接式頻率合成，鎖相頻率合成和直接數(shù)字頻率合成(DDS)。本次設(shè)計(jì)是利用FPGA完成一個(gè)DDS系統(tǒng)并利用該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)的數(shù)字化調(diào)頻。 DDS是把一系列數(shù)字量形式的信號(hào)通過D/A轉(zhuǎn)換形成模擬量形式的信號(hào)的合成技術(shù)。主要是利用高速存儲(chǔ)器作查尋表，然后通過高速D/A轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生已經(jīng)用數(shù)字形式存入的正弦波(或其他任意波形)。一個(gè)典型的DDS系統(tǒng)應(yīng)包括：相位累加器，可在時(shí)鐘的控制下完成相位的累加；相位碼—幅度碼轉(zhuǎn)換電路，一般由ROM實(shí)現(xiàn)；DA轉(zhuǎn)換電路，將數(shù)字形式的幅度碼轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)。DDS系統(tǒng)可以很方便地獲得頻率分辨率很精細(xì)且相位連續(xù)的信號(hào)，也可以通過改變相位字改變信號(hào)的相位，因此也廣泛用于數(shù)字調(diào)頻和調(diào)相。本次數(shù)字化調(diào)頻的基本思想是利用AD轉(zhuǎn)換電路將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，同時(shí)用該數(shù)字信號(hào)與一個(gè)固定的頻率字累加，形成一個(gè)受模擬信號(hào)幅度控制的頻率字，從而獲得一個(gè)頻率受模擬信號(hào)的幅度控制的正弦波，即實(shí)現(xiàn)了調(diào)頻。該DDS數(shù)字化調(diào)頻方案的硬件系統(tǒng)是以FPGA為核心實(shí)現(xiàn)的。使用Altera公司的ACEX1K系列FPGA，整個(gè)系統(tǒng)由VHDL語言編程，開發(fā)軟件為MAX+PLUSⅡ。經(jīng)過實(shí)際測(cè)試，該系統(tǒng)在頻率較低時(shí)與理論值完全符合，但在高頻時(shí)，受器件速度的限制，波形有較大的失真。
標(biāo)簽： FPGA DDS 數(shù)字化 調(diào)頻
上傳時(shí)間： 2013-06-14
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